智能建筑给排水控制系统的设计样本.doc

CENTRAL SOUTH UNIVERSITY

课程论文

题 目 智能建筑给排水控制系统设计
学生姓名 陈山雷
学 号
指导老师 王击
学 院 信息科学和工程学院
专 业 自动化
完成时间 .11.13

摘要
伴随计算机技术、信息通信技术等电子信息技术不停发展、进步，建筑物中设备自动化程度越来越高。同时，伴随城市建设步伐加紧．越来越多高层建筑为城市增添了现代化气息。智能建筑技术正是在这么背景下得到蓬勃发展，本文在讨论智能建筑基础上，对一幢二十六层综合楼，楼高81m建筑给排水控制系统进行了研究。
针对该高层商住楼用水，结合智能建筑特点，对该建筑给水系统、排水系统，进行了初步探讨。给排水系统关键由水泵、水池、电机及阀门等组成。采取变频器进行压力调整，采取可编程逻辑控制器进行逻辑控制。变频器、可编程逻辑控制器作为系统控制关键部件，时刻跟随管网压力和给定压力偏差改变，经变频器内部PID运算，经过可编程控制器控制，变频和工频，自动控制水泵投入台数和电机转速，实现闭环自动调整恒压变量供水，在保持恒压下达成控制流量目标。给排水系统监控是经过计算机对系统中多种水位、水泵工作状态和管网压力进行实时监测，根据一定要求控制水泵运行方法、台数和对应阀门动作，以达成需水量和供水量之间平衡、污水立即排放，实现水泵高效、低耗最优化控制，达成经济运行目标；并对给排水系统设备进行集中管理，确保系统可靠运行。
当需水量减小时，电动机转速降低，水泵出口流量降低，不然电动机转速调高。排水系统中污水处理池、污(废)水集水井液位由高低液位显示及越限报警来提醒。水泵过载报警监视水泵运行状态，当水泵出现过载时停机并发出报警信号。
在本设计中，关键内容包含给水系统，排水系统设计。其中给水系统中采取恒压变频供水方法，水源是城市供水管网。

关键词：智能建筑；给水系统；排水系统；变频调器；PLC。

Abstract
With computer technology, information and communication technology, electronics and information technology continues to evolve, progress, building higher and higher degree of automation equipment. Meanwhile, with the accelerated pace of the city, more and more high-rise building for the city added a modern flavor. Intelligent building technology is in this context are booming.
In this paper, the discussion of intelligent building based on the Building on a twenty-six, against the high-level commercial and residential water use, combined with intelligent building features, the construction of water supply system, drainage system, were discussed. Water supply and drainage system consists of pumps, tanks, motors and valves and other components. Inverter is used for pressure regulation, using the programmable logic controller logic control. Converter, programmable logic controller as the core components of system control, always follow the pipe network pressure and the deviation of a given pressure change, The drive within the PID operation, programmable controller, frequency, and frequency, Automatic control the Number of units into the pump and motor speed, Constant Pressure to achieve closed-loop automatic adjustment of water supply, Maintaining constant pressure to control flow purposes. Monitoring of water supply and drainage system is through a variety of computer systems. According to certain requirements controlling the pump operation mode, Timely discharge of sewage, low consumption of optimal control, to achieve the purpose of economic operation; Water supply and drainage system and centralized management of devices, ensure reliable operation.
When water demand is reduced, the motor speed reduction .pump outlet flow reduction .otherwise, the motor speed increases. Drainage system and sewage treatment pond, Sewage (waste) water wells set by the level of liquid level indicators and the more limited the alarm to alert. Overload occurs when the pump shut down And an alarm signal.
In this design, the main contents include water supply system, drainage system design water supply system which uses constant frequency of water supply.
Keywords: Intelligent building; Water supply system; Drainage system; Frequency modem; plc
第1章 绪论
1.1智能建筑
1.1.1智能建筑概念及特点
1、智能建筑概念
“智能建筑”一词，诞生于20世纪80年代初，它是信息时代肯定产物。美国智能建筑学会定义“智能建筑”是将结构、系统、服务及运行相互联络全方面综合，并达成最好组合，所取得高效率、高功效和高舒适性大楼。从发展角度来看，应强调智能大厦是多学科、多技术系统集成特点，即智能建筑是指利用系统集成方法，将智能计算机技术、通信技术、信息技术和建筑艺术有机结合，经过对设备自动监控，对信息资源管理和对使用者信息服务及其和建筑物优化组合，取得投资合理、适合信息社会需要而且含有安全、高效、舒适、便利和灵活特点建筑物。 “智能建筑”结构图以下图1.1所表示，所以，智能建筑又被称3A建筑.
OAS
BAS
CAS
图1.1智能建筑结构图

OAS-办公自动化系统
BAS-建筑设备自动化系统
CNS-通讯网络系统
2、智能建筑特点
(1)智能建筑发明了安全、健康、舒适宜人和能提升工作效率办公和居住环境；
(2)节能：利用最新技术节省能源；
(3)能满足多个用户对不一样环境功效要求；
(4)现代技术化通信手段和办公条件。
1.1.2智能建筑在世界发展和应用
上世纪80年代后期，智能建筑风靡全球，这关键是代表电子技术计算机、通讯、控制三项技术在楼宇自动化、通讯网络和它们系统集成方面有了飞跃发展。不管从硬件、软件到集成技术全部有显著进步，加上上个世纪90年代初，国际互联网在世间快速普及和应用，大家对建筑功效要求愈来愈高，同时高新科技能为大家提供更安全、更高效、更舒适、更便捷环境。一个蓬蓬勃勃建筑智能化普及高潮业已在全球形成。
1.1.3智能建筑在中国发展及应用
智能建筑进入中国技术领域大致上是在上个世纪80年代中期以后，中国科学院计算技术研究所就曾进行了“智能化办公大楼可行性研究”，对智能办公大楼发展进行了探讨。智能建筑真正普及和推广是在1992年改革开放大潮中兴起房地产热潮，由此兴起中国智能建筑发展快速，展现巨大市场潜力，社会经济效益显著。伴随通信技术、网络技术、计算机技术等在中国快速发展，智能建筑在各方面也有很大提升。据相关资料显示，现在智能建筑投资约占总投资5﹪-8﹪，有可达成10﹪.智能建筑真正意义在于满足用户需要。
1.2变频器
1.2.1变频器概念
变频器是利用电力半导体器件通断作用将工频电源变换为另一频率电能控制装置。变频调速器是把工频电源(50Hz或60Hz)变换成多种频率交流电源，以实现电机变速运行设备，其中控制电路完成对主电路控制，整流电路将交流电变换成直流电，直流中间电路对整流电路输出进行平滑滤波，逆变电路将直流电再逆成交流电。变频调速器（frequency changer / frequency converter）是一个用来改变交流电频率电气设备。另外，它还含有改变交流电电压辅助功效。
1.2.2变频器原理
变频调速基础原理
异步电动机同时转速，即旋转磁场转速为：
n0=60f1︳p改变异步电动机供电频率，能够改变其同时转速，实现调速运行。
式中，n0—同时转速(r/min)；
f1—定子频率(Hz)；
p—磁极对数。
而异步电动机轴上输出转速为
n=n0(1-s)= 60f1/p×(1-s)
式中 s—异步电动机转差率，s= (n0-n)/n0
1.2.3变频器应用
这里关键介绍变频器在恒压供水系统中应用。恒压供水是指不管用户端用水量大小，总保持管网中水压基础恒定，这么既可满足用户对水需求，又不使电动机空转而造成电能浪费。为实现上述目标，需要变频器依据给定压力信号和反馈压力信号来调整水泵转速，从而控制管网中水压恒定。
变频调速恒压供水系统均为闭环系统，用PLC方法控制。有系统供水管网比较大，所控制水泵台数也比较多，则可采取总线控制方法，在系统内形成局域网，以提升自动化程度和生产效率。
1.2.4变频调速技术
变频调速技术是现代电力传动技术关键发展方向，伴随电力电子技术，微电子技术和现代控制理论在交流调速系统中应用，变频交流调速已逐步替换了过去滑差调速,变极调速，直流调速等调速系统，越来越广泛应用于工业生产和日常生活很多领域。
1.3 PLC
1.3.1概念
PLC：工业用计算、控制装置，实现逻辑、时序、计算等控制功效，通常作为整个自动化控制系统上位主机。
1.3.2 PLC产生和发展
1969年美国成功研制了第一台可编程序控制器PDP—14，20世纪80年代中期到20世纪90年代中期，超大规模集成电路使PLC完全计算机化。CPU开始采取32位微处理器，数学运算和数据处理能力大大提升，增加了运算控制，PID控制。联网能力加强PLC向标准化，系列化发展。20世纪90年代中期至今。关键特点：CPU使用16位和32位微处理器，运算速度愈加快，含有大批量数据处理能力，出现了智能化模块，能够对多种复杂系统进行控制。编程语言除了梯形图和语句表语言之外，还增加了高级语言。同计算机发展类似，现在PLC正朝着小型、简易、价格低廉方向发展。
1.3.3 PLC特点
1 、可靠性高
PLC平均无故障时间能够达成30万小时（约34年）。能够毫不夸张地说，到现在为止没有任何一个工业控制设备能够达成PLC这么高可靠性。 伴随器件水平提升，PLC可靠性还在继续提升．尤其是最近开发出多机冗余系统和表决系统则更深入增加了PLC可靠性。
2、环境适应性强
PLC含有良好环境适应性，可应用于十分恶劣工业现场。电源瞬间断电情况下，仍可正常工作，含有很强抗空间电磁干扰能力，能够抗峰值高达1000V、脉宽10微秒矩形波空间电磁干扰，含有良好抗振能力和抗冲击能力。通常对环境温度要求不高，在环境温度-20℃～65℃、相对湿度为35％～85％情况下全部可正常工作。
3、灵活通用
在完成一个控制任务时，PLC含有很高灵活性。首先，PLC产品已经系列化，结构形式多个多样，在机型上有很大选择余地。其次，同一机型PLC其硬件组成含有很大灵活性，用户能够依据不一样任务要求，选择不一样类型输入输出模块或特殊功效模块组成不一样硬件结构控制装置。再者，PLC是利用应用程序实现控制，在应用程序编制上有较大灵活性。在实现不一样控制任务时，PLC含有良好通用性。
4、 使用方便、维护简单
PLC控制输入模块、输出模块、特殊功效模块全部含有即插即卸功效，连接十分轻易。对于逻辑信号，输入和输出采取开关方法，不需要进行电平转换和驱动放大；对于模拟信号，输入和输出采取传感器、仪表和驱动设备标准信号。PLC各个输入和输出模块和外部设备连接十分简单。
5、 PLC含有监控功效。
利用编程器或监视器能够对PLC运行状态、内部数据进行监视或修改。PLC控制系统维护很简单。利用PLC诊疗功效和监控功效，能够快速查找到故障点，对大多数故障全部能够立即给予排除。

第2章设计方案
2.1工程概况
假设该智能建筑共有27层，地上26层，地下1层。建筑总高度为81米。地下室是设备用房，用作泵房和修建水池，地下室地面标高为 -3.9米，1～2层是裙房，作为商业场所使用。1层3.9米高，2层5.1米，3～26层为单元式住宅，层高3.0米，每层11户。3层：其中4户是两室一厅，一个厨房，一个卫生间和一个阳台；其中6户为三室一厅，一个厨房，两个卫生间和一个阳台；1户为一室一厅，一个厨房和一个卫生间。除上述户型外还有个门厅和值班室。4～26层：其中4户是两室一厅，一个厨房，一个卫生间和一个阳台；其中7户为三室一厅，一个厨房，两个卫生间和一个阳台。厨房内设厨房洗涤盆1个，卫生间内设浴盆1个，低位水箱坐便器1个，洗脸盆1个。每户设分户水表，共用水表箱设在走廊内。室外常年可确保市政水压为400kPa。
本系统用给水泵3台，其中两台自动切换使用，另外一台泵用，排水泵3台两用一备。
2.2所用控制方法选择
伴随城市建筑步入高层化发展，生活用水、消防用水等对供水配套装置提出了更高要求。因为公共自来水网水压不足等原因，往往会使得用户端水压过低达不到要求。通常来说处理措施有，增加供水泵站压力或采取末端增压技术。前者包含面太大，相比较而言，后者可行，常见手段有储气罐式增压供水、变频调速恒压供水。储气罐式供水一次投入较低，但存在着压力不稳定、气包需定时充气、压力容器易产生危险等缺点。现在已逐步被变频调速恒压供水设备所替换。变频调速恒压供水设备采取国际上成熟变频调速技术，含有水压稳定、维护方便、运行费用低、节能等优点。 供水压力随水流量改变而改变，供水系统水流量受水消耗量控制。
为确保建筑内供水要求：安全、稳定。即既要有足够水量，又要有良好水质和稳定适宜水压。故选择变频调速恒压供水。
2.3关键研究内容
智能建筑是计算机和信息处理等高技术和建筑艺术有机结合。综合型智能建筑由三大基础要素组成，即办公自动化系统(OAS)，建筑设各自动化系统(BAS)和通讯网络系统(CNS)，这三大要素也称之为3A系统。建筑设备自动化系统确保机电设备和安全管理自动化，对楼宇温度、湿度、含氧量和照明度等参数值进行测量，并根据使用者要求快速实施调整和综合管理，为用户提供舒适宜人室内环境和可靠安全保障。
给排水系统属建筑设备管理自动化系统一部分，要求其运行安全可靠，实现水泵最好运行控制。所以，本设计只对给水系统和排水系统进行研究。

第3章 给水系统
3.1概念及组成
3.1.1概念
给水系统：经过管道及辅助设备，根据建筑物和用户生产、生活和消防需要，有组织地输送到用水点网络称为给水系统，包含生活给水系统、生产给水系统和消防给水系统。
3.1.2给水系统组成
给水模拟系统组成示意以下图3.1所表示：
市网自来水
水流开关
液位计
m
电磁阀
生活用水
压力变送器
三通阀
水泵
止回阀
蓄水池
变频调速器
压差开关

3.1给水系统示意图

由蓄水池、液位计、电磁阀、水泵、电机、止回阀、三通阀、压力变送器、变频调速器、压差开关等组成。下面对其中部分器件进行简单介绍。
1、止回阀
（1）定义：止回阀是指依靠介质本身流动而自动开、闭阀瓣，用来预防介质倒流阀门，又称逆止阀、单向阀、逆流阀、和背压阀。
（2）作用：止回阀属于一个自动阀门，其关键作用是预防介质倒流、预防泵及驱动电动机反转，和容器介质泄放。止回阀还可用于给其中压力可能升至超出系统压辅助系统提供补给管路上。
（3）工作原理分析：这种类型阀门作用是只许可介质向一个方向流动，而且阻止方向流动。通常这种阀门是自动工作，在一个方向流动流体压力作用下，阀瓣打开；流体反方向流动时，由流体压力和阀瓣自重合阀瓣作用于阀座，从而切断流动。
其中止回阀就属于这种类型阀门，它包含旋启式止回阀和升降式止回阀。旋启式止回阀有一介铰链机构，还有一个像门一样阀瓣自由地靠在倾斜阀座表面上。
（4）选择标准:为了预防介质逆流，在设备、装置和管道上全部应安装止回阀；止回阀通常适适用于清净介质，不宜用于含有固体颗粒和粘度较大介质。
2、液位计
（1）这里选择浮球液位计。浮球液位计是以磁浮球为测量元件，经过磁耦合作用，使传感器内电阻成线性改变，由智能转换器将电阻改变转换成4~20mA标准电流信号，并叠加HART信号输出或就地液晶显示，可现场显示液位百分比、4~20mA电流及液位值，远传供给控制室可实现液位自动检测、控制和统计。
（2）适用场所：该仪表适适用于石油、化工、电力、轻工及医药等行业污水处理及各类常压和承压容器内介质液位测量，尤其对于地下贮槽、贮罐液位测量最为理想。
（3）技术参数
测量范围：0～3500mm
供电电压：12～36V DC
输出信号：两线制4～20mA.DC叠加数字信号，由用户选择开方或线性输出。
负载电阻：250Ω
测量精度：±10mm
环境温度：-40~80℃
工作温度：　-20~120℃
3、压力变送器原理
压力变送器是工业实践中最为常见一个传感器，其广泛应用于多种工业自控环境，包含水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，下面就简单介绍部分常见压力变送器原理及其应用 应变片压力变送器原理和应用力学传感器种类繁多，如电阻应变片压力变送器、半导体应变片压力变送器、压阻式压力变送器、电感式压力变送器、电容式压力变送器、谐振式压力变送器及电容式加速度传感器等。但应用最为广泛是压阻式压力变送器，它含有极低价格和较高精度和很好线性特征。正负迁移：零点经过正迁移或负迁移后，量程、测量范围上限值和下限值绝对值，均不能超出测量范围上限100%。最大正迁移量为最小调校量程500%；最大负迁移量为最小调校量程 600%.过程压力经过两侧或一侧隔离膜片、灌充液传至δ室中心测量膜片。中心膜片是一个张紧弹性元件，它对于作用在其上两侧压力差产生对应变形位移，其位移和差压成正比，最大位移约0.1mm，这种位移转变为电容极板上形成差动电容，由电子线路把差动电容转换成二线制4～20MA DC输出.
3、三通阀
三通阀阀体有三个口，一进两出，（左进，右和下出）和一般阀门不一样是底部有一出口，当内部阀芯在不一样位置时，出口不一样，如阀芯在下部时，左右相通，如阀芯在上部时，右出口被堵住，左和下口通。因为左口和右口不在一条水平线上。当高价紧急解列时，阀门关闭，给水走旁路。
4、液位报警器
液位报警器也叫（浮球液位开关、水位控制器、液位开关）是指经过机械式或磁感应方法来进行水位报警和检验，能够声光报警等或电磁性报警同时控制水泵等设备启停。电缆式液位报警器原理是经过微动开关为关键元件封装在密闭塑料外壳内进行高低液位检测，当被测液位抵达动作点时，输出高或低液位信号，当液位低到一定位置时输出继电器开关信号，或直接供电给报警器，从而实现对液位报警功效。电缆式液位报警不需要浮球和干簧管，外部无机械动作，耐污耐用，不怕漂浮物影响，任意角度安装，竖向安装有一定防波浪功效，这种方法较实用，耐污，寿命长，安全。

5、电磁阀
电磁阀是用电磁控制工业设备，用在工业控制系统中调整介质方向、流量、速度和其它参数。电磁阀是用电磁效应进行控制，关键控制方法由继电器控制。这么，电磁阀能够配合不一样电路来实现预期控制，而控制方法由继电器控制，这么，电磁阀能够配合不一样电路来实现预期控制，而控制精度和灵活性全部能够确保。电磁阀有很多个，不一样电磁阀在控制系统不一样位置发挥作用，最常见是单向阀、安全阀、方向控制阀、速度调整阀等。
6、压力变送器
通常意义上压力变送器关键由测压元件传感器（也称作压力传感器）、测量电路和过程连接件三部分组成。它能将测压元件传感器感受到气体、液体等物理压力参数转变成标准电信号(如4~20mADC等)， 以供给指示报警仪、统计仪、调整器等二次仪表进行测量、指示和过程调整。
压力传感器是工业实践中最为常见一个传感器，而我们通常使用压力传感器关键是利用压电效应制造而成，这么传感器也称为压电传感器.
压电效应是压电传感器关键工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后电荷，只有在回路含有没有限大输入阻抗时才得到保留。实际情况不是这么，所以这决定了压电传感器只能够测量动态应力。
压电传感器关键应用在加速度、压力和力等测量中。压电式加速度传感器是一个常见加速度计。它含有结构简单、体积小、重量轻、使用寿命长等优异特点。压电式加速度传感器在飞机、汽车、船舶、桥梁和建筑振动和冲击测量中已经得到了广泛应用，尤其是航空和宇航领域中更有它特殊地位。
(2)温度范围：工作温度范围：－20～+88℃，（LT型为：－25～+70℃）。
7、水流开关
该系统用到传感器是采取是海湾企业产品。其关键作用是：1，检测管路中液体是否流动和流动量（流量，也就是液体流动压力）是否达成要求，同时靠开关电接点输出（提供）一个信号通断状态。2，设备系统靠检测有没有信号或控制电流以后开关上经过（水流开关电接点通、断状态），来判定管路系统工作情况，给出对应控制或运行方法或方法；
8、压差开关
压差开关是用于探 测空气压力、空气压差设备。在楼宇自控系统中，关键应用于风机运行状态监测，和监测过滤器阻塞情况
最大压力：300mbar
压差范围: 2mbar—10mbar
输出：无源触点
信号线：RVV2*1.0（无极性）
型号：GST-P33A
3.1.3控制系统组成
变频恒压供水系统原理图3.2所表示，它关键是由PLC、变频器、PID调整器、压力传感器、液位传感器、动力控制线路和水泵等组成。用户经过控制柜面板上指示灯和按钮、转换开关来了解和控制系统运行。
蓄水池
用户
液位计
压力传送器
变频控制单元
城市管网水源
调整阀
给水泵
止回阀

图3.2变频恒压供水系统原理图
给水泵设置3台，采取变频控制，可实现不间断恒压供水。采取手动／自动混合控制及监控方法，满足智能建筑对建筑给排水基础控制要求实现。
3.1.4水泵选择
经过对该楼用水量计算来选择适宜水泵。查阅《新编建筑给水排水工程师手册》住宅中二类建筑用水定额在130L/p·d~300L/p·d之间，在本设计中取用最高标准300L/p·d，时改变系数Kh=2.5，用水时间T=24h。每户为3人，用水人数为：3*11*23=759人。
本建筑1~2层不供水，住房区每层有11套住房，3层：其中5户配有一个卫生间（有浴盆一只N=1.0，洗脸盆一只N=0.75和坐便器一具N=0.5）和一个厨房（洗涤盆一只N=1.0,单阀水嘴）；其中6户有2个卫生间和一个厨房。4~26层：其中4户为一个卫生间和一个厨房；其中7户为2个卫生间和一个厨房。
最高日用水量Qd=m* qd=759*300／1000=222.70m3/d
最高日最高时用水量Qh=Kh* Qd／T=2.5*222.70／24=23.20m3/h
考虑管网漏失水量和未预见水量之和按最高日用水量10%计；Kh=1.0。
所以：
最高日用水量Qd=222.70*(1+10%)=245.0 m3/d
最高日最高时用水量Qh=23.20*(1+10%)=25.52 m3/h
1、水泵选择
水池和泵房设于地下室内，水泵直接将水抽到给水系统中。水泵出水量按最大时用水量1.1倍来确定。即
Qb=1.1*25.52=27.8m3/h
查给水钢管水利计算表得：
当水泵出水量为27.8 m3/h（8.6L/s）时，水泵多个水力参数以下表：
表3. 1 水泵参数表

管径(mm)
流速(m/s)
i (kPa/m)
管长(m)
水头损失(kPa)
吸水管
DN=50mm
0.63
0.22
3.00
0.66
压水管
DN=40mm
1.07
0.81
82.5
66.83
计算水泵扬程：
Hb 〉= H1+H2+Hh
H1—贮水池最高水位至水箱进水口所需静压力kPa。
H1=65.20－(－2.05)=67.25m=672.5kPa
H2—水泵吸水管和出水管至水箱进水口总水头损失，其中给水管网局部水头损失为沿程水头损失30%，故
H2=1.3*(0.66+66.83)=1.3*67.49=87.74kPa
H h—水箱进水口流出水头，取为20kPa
∴水泵扬程为：Hb=H1+H2+Hh=672.5+87.74+20=780.24 kPa=78m H2O
水泵出水量为27.8 m3/h 。
据此选得：
型号为40MS×8-4.0多级离心泵3台，2用1备。MS泵型是引进日本优异技术制造双蜗壳单吸多级分段式离心泵，供输送清水及物理、化学性质类似于水液体，液体最高温度不得超出80℃；MS型泵适适用于农田浇灌、工厂及城镇给水；尤其适适用于高层建筑及高级宾馆给水。该泵性能和安装尺寸见下表所表示：
表3.2 MS型多级离心泵性能
型号
流量Q（m3/h）
扬程H(m)

转速n（r/min）
电机功率（KW）
必需气蚀余量（m）
40MS×8-4.0
15.0
78.4
1450
4.0
3.0
MS型多级离心泵外形及安装尺寸
该泵底座直径为320mm，进水口成水平方向，出水口垂直向上。吸水管距底座高H1=225 mm, 压水管出口距底座高H2=400mm。
水泵基础定为边长350mm正方形，基础深度H=30d=540mm。
2、引入管及水表选择
①水表选择
高区管网管段设计流量为 8.4L/s=27.2m3/h
中区管网管段设计流量为 10.1L/s=36.4m3/h
据《建筑给水排水工程》附录1-1，选择水表为LXL-80N水平螺翼式水表，其技术参数以下表：
表3.3 LXL-80N水平螺翼式水表技术参数
型号
公称口径（㎜）
计量等级
最大流量（m3/h）
公称流量（m3/h）
分界流量（m3/h）
最小流量（m3/h）
最小读数（m3/h）
最大读数（m3/h）
LXL-80N
80
A
80
40
12
3.2
0.01
999999

3.2 给水系统控制要求
　　 给排水系统监控和管理由现场控制和集控中心来实现，其最终目标是实现给排水合理调度，也就是说，不管用户用水量怎样改变，水泵全部能立即改变其运行方法，实现水泵最好运行。
　　 给水监控系统需随时监视大楼给排水系统，并自动储水；当系统出现异常情况或需要维护时，立即发出信号，通知管理人员处理。给水系统监控关键包含水泵自动启停控制、水泵故障报警、水泵运行状态监测、水箱水位监测等，经过程序设计来满足自动控制要求，即依据水池高低水位信号来控制水泵启/停，而且进行溢水和枯水预警。当水泵出现故障时，立即发出报警信号，同时备用泵自动投入运行。给水系统监控
3.3给水系统监控原理
3.3.1给水系统中监控物理量
（1）液位信号1）控制液位2）报警液位3）指示液位4）信号液位；
（2）流量信号：流量信号通常是用来对系统给、用水量大小进行观察和计量；
（3）运行状态信号：在给排水系统中全部设有水泵等运转设备，了解这些设备运行状态是十分必需。
3.3.2恒压供水系统结构及功效
本系统采取两套电机 — 水泵对水网进行恒压供水 ,每台电机均可工作在变频方法或工频方法 ,但变频调速器每次仅驱动一台电机。变频调速器依据实际水压改变 ,不停地调整水泵转速 ,经过调整流量达成恒定水压目标。另外 ,可编程序控制器依据目前水泵供水情况对其进行合理切换 ,实现最好匹配。本PLC变频调速恒压供水系统关键能够完成功效有:手动和自动切换功效 ,水泵投入运行方法任选功效。
给水系统监原理图以下图3.3所表示
压力
设定值
压力传感器
变频器调速器
PID
供水泵
供水管网
偏差
—
3.3给水系统监控原理图

利用 P LC控制技术和变频调速技术开发全自动恒压供水系统 ,管道内水压恒定 ,既能够满足供水要求 ,避免出现供水事故 ,还可节省电能。系统采取压力闭环控制 ,自动修正被控变量出现偏离能力，能够修正元件参数改变和外界扰动引发误差，控制精度高。
闭环恒压供水 PID调整：在供水过程中 ,水泵转速改变能够调整水量 ,不过转速降低 ,流量减小 ,压力也对应降低 ,为了确保流量并维持一定供水压力 ,最大程度地节省电能 ,我们必需建立闭环自动调整系统。在水泵出口侧 ,检测压力改变 ,一旦偏离设定压力 ,系统就自动响应 ,调整转速 ,维持对应压力下供水量。该闭环恒压供水系统 ,关键由变频器、 可编程序控制器及传感器组成。调整原理图以下图3.4所表示:
设定值
水压
变频器
压力传感器
—
电机水泵
e
图3.4 PID调整原理

为了保持供水管道压力恒定， 就必需实时检测管道压力并回馈给供水控制器，使其组成压力闭环控制系统。用控制器是 P I D调整为关键手段。 通常情况下，PID方法调整器就能够满足供水管压力稳定调整。然而，这种类型闭环系统 也存在着部分难以处理问题，比如在系统动态运行过程中， 水泵— 电机速度会常常出现过调量，甚至不稳定，这些全部对整个供水设备含有很大破坏性 ， 还会减小整个系统效率。现在，针对于供水系统调整器设计全部对 P I D调整算法进行了一定程度改善，而且在 PID算法参数设定时做了大量工作。
在供水系统中使用水泵目标,是向各末端水龙头连续稳定地供给合适水压水。所以 ,不管供水量多少 ,必需控制水泵压力恒定。使用变频调速水泵 ,其压力控制常采取出口水压一定控制。压力传感器装在水泵周围主出水管内 ,将感受到压力转化为电信号作为反馈信号。变频器内置 PID调整器作为压力调整器。PID调整器未来自压力传感器压力反馈信号和出口压力给定值比较运算 ,其结果作为频率指令输送给变频器 ,调整水泵转速使出口压力保持一定。依据供水管网压力改变 ,经过变频器实现自动跟踪来控制水泵电机转速 ,使供水管网中保持恒定压力 ,以达成高效供水及高效节能目标。
总原理以下： 系统采取压力负反馈控制方法。压力传感器将供水管道中水压变换成电信号，经放大器放大后和绘定压力比较，其差值进行PID运算后，去控制变频器输出频率，再由PLC控制并联若干台水泵在工频电网和变频器间进行切换，实现压力调整。系统采取2台水泵并联运行方法，经过安装在出水管网上压力传感器，把出口压力信号变成4-20mA标准信号送入PID调整器，经运算和给定压力参数进行比较，得出一调整参数，送给变频器，由变频器控制水泵转速，调整系统供水量，使供水系统管网中压力保持在给定压力上；当用水量超出一台泵供水量时，经过PLC控制器加泵。依据用水量大小由PLC控制工作泵数量增减及变频器对水泵调速，实现恒压供水。当供水负载改变时，输入电机电压和频率也随之改变，这么就组成了以设定压力为基准闭环控制系统。全部水泵电机从停止到开启及从开启到停止全部由变频器来控制，实现软开启，避免了开启大电流给水泵电机带来冲击，相对延长了电机使用寿命。同时，系统供水采取变频泵循环方法，以“先开先关”次序关泵，工作泵和备用泵不固定死，这么，既确保供水系统有备用泵，又确保系统泵有相同运行时间，有效地预防因为备用泵长久不用发生锈死现象，提升了设备综合利用率，降低了维护费用。
3.3.3自动监测及报警
在低位蓄水池处可设一液位传感器或压力传感器来检测水池液面位置。当水池水位上升至上限（停泵水位）时，传感器向现场控制器送出信号，现场控制器给水泵机组输送信号，使水泵自动停机。当水位低于所设低位报警水位时，系统报警。这种压力传感器能够经过压力连续检测水池液位，并把信号送入现场控制器中，而停泵和报警液位设定是可改变。示意图以下图3.6所表示
至用户
供水网
低位报警
下限
超高限报警
P11
水池
水泵
图3.6自动检测及报警示意

第4章 排水系统
4.1排水系统概念及组成
4.1.1排水系统概念
排水系统：经过管道及辅助设备，把屋面雨雪水，生活和生产产生污水、废水立即排放出去网络，称为排水系统。
4.1.2排水系统组成
排水系统由液位计，现场控制器及水泵电机设备。示意图以下图4.1所表示
生活污水
图4.1排水系统示意图

下限液位
上限液位
高限液位
液位计
城市管网废水回收池
水泵
电机
止回阀

4.2排水系统需检测物理量
污水处理池、污废水集水井高低液位；
水泵运行状态显示： 检测水泵开停及相关压力、流量等相关参数；
水泵过载报警： 监视水泵运行状态，挡水泵出现过载时停机并发出警报信号。
4.3排水系统控制
原理：依据污废水集井水位控制排水泵启停。当集水井水位达成上限时，开启对应水泵；当水位达成高限时，连锁开启对应备用泵。
工作原理
集水井设三个液位计检测液面位置，分别是下限液位LA、上限液位LB、和高限液位LC，监控系统依据集水井水位改变控制工作泵启停，液位信号送入现场控制，当集水井中水位达成上限时，控制器开启排水泵运